Le condensateur
Après la résistance et le potentiomètre, voici un autre composant que l’on retrouve pratiquement partout dans l’électronique d’une guitare : le condensateur.
Sa caractéristique principale est sa capacité, exprimée en farads. Comme un farad serait assez monstrueux pour ce que nous faisons dans une guitare, on travaille plutôt en microfarads (µF) ou en nanofarads (nF).
Ainsi :
0,022 µF = 22 nF
0,047 µF = 47 nF
Ce sont probablement les deux valeurs que vous rencontrerez le plus souvent en ouvrant une guitare passive.
Un comportement qui dépend de la fréquence
Contrairement à une résistance, le comportement d’un condensateur dépend directement de la fréquence du signal.
Plus la fréquence est élevée, plus le condensateur lui oppose une faible impédance.
C’est cette propriété qui permet de l’utiliser pour réaliser des filtres.
Dans une guitare, son emploi le plus connu est évidemment le réglage de tonalité.
Le condensateur est associé à un potentiomètre et permet de dériver progressivement une partie des hautes fréquences vers la masse.
En clair, lorsque l’on ferme la tonalité, on ne rajoute pas de graves : on retire des aigus.
Ça paraît évident une fois dit, mais la nuance est importante.
22 nF, 47 nF... et le reste
Changer la valeur du condensateur change la manière dont le circuit agit sur le spectre.
Un condensateur de 22 nF n’agit pas de la même façon qu’un 47 nF. Avec une capacité plus importante, l’action du circuit s’étend plus bas dans les fréquences.
On rencontre fréquemment 22 nF avec des humbuckers et 47 nF avec des simples bobinages, mais ce sont des habitudes de câblage, pas des règles.
Rien n’empêche de monter un 22 nF sur une Stratocaster ou un 47 nF sur une Les Paul si le résultat convient mieux à ce que l’on cherche.
On trouve aussi 10 nF, 33 nF, 68 nF, 100 nF et bien d’autres valeurs.
Le bon condensateur est surtout celui dont la valeur produit le comportement souhaité dans le circuit où il est installé.
Le condensateur ne travaille jamais vraiment seul
Sur une guitare passive, le condensateur de tonalité interagit avec le potentiomètre, mais également avec les caractéristiques du micro.
Or un micro n’est pas une simple source de tension parfaite : il possède une résistance, une inductance et une capacité parasite.
C’est ce qui explique qu’un même condensateur puisse se comporter différemment avec un simple bobinage de Stratocaster, un P-90 ou un humbucker.
Le potentiomètre ne fait donc pas simplement « entrer plus ou moins le condensateur dans le circuit ». L’ensemble forme un réseau électrique dont le comportement varie avec la fréquence.
Mais on peut parfaitement utiliser une guitare sans avoir envie de résoudre ce réseau avec une calculatrice.
Le condensateur peut aussi sauver les aigus
Le condensateur n’est pas condamné à faire disparaître les hautes fréquences.
On peut également l’utiliser pour les conserver.
Lorsque l’on baisse le potentiomètre de volume d’une guitare passive, l’interaction entre le micro, le potentiomètre et le câble tend souvent à modifier la réponse du circuit. Le résultat est généralement une perte progressive d’aigus.
Un petit condensateur installé entre l’entrée et le curseur du potentiomètre de volume permet à une partie des hautes fréquences de contourner cette atténuation.
C’est le treble bleed. Fender utilise notamment ce principe sur plusieurs de ses instruments et décrit le montage comme un petit filtre passe-haut placé sur le contrôle de volume.
Le montage le plus simple n’utilise qu’un condensateur.
On peut également lui associer une résistance, en série ou en parallèle selon le circuit, afin de modifier le comportement du volume et d’éviter que l’effet ne devienne excessif.
Bref, le même composant qui sert habituellement à envoyer les aigus à la masse peut, placé ailleurs, servir à les aider à passer.
Comme souvent en électronique, ce n’est pas seulement le composant qui compte, mais l’endroit où on le met.
Et pourquoi ne pas enlever les graves ?
C’est précisément ce qu’a fait Leo Fender chez G&L avec le système PTB, pour Passive Treble and Bass.
Au lieu d’avoir un seul réglage de tonalité, le PTB utilise deux commandes :
Treble pour atténuer les aigus,
et Bass pour atténuer les graves.
Le tout reste entièrement passif. G&L décrit toujours le PTB comme un système conçu par Leo Fender permettant de couper séparément les fréquences graves et aiguës à l’aide de deux potentiomètres.
Le contrôle des aigus reprend le principe traditionnel du condensateur dérivant les hautes fréquences.
Le contrôle de graves exploite au contraire un réseau capacitif produisant un comportement de type passe-haut : à mesure qu’on l’actionne, les basses fréquences sont davantage atténuées alors que les fréquences plus élevées passent plus facilement.
Le système équipe notamment les G&L S-500, où les trois contrôles deviennent volume, aigus et graves.
C’est un bon exemple de ce que peut faire un simple condensateur lorsqu’on arrête de considérer qu’il doit obligatoirement être vissé au même endroit depuis 1954.
Et le câble ?
Le câble reliant la guitare à l’amplificateur possède lui aussi une capacité électrique.
Deux conducteurs séparés par un isolant, sur plusieurs mètres, ne peuvent pas vraiment y échapper.
Cette capacité vient s’ajouter à celle du circuit et interagit notamment avec l’inductance du micro. Elle peut donc modifier sa fréquence de résonance et sa réponse dans les aigus. Fender la mentionne d’ailleurs parmi les éléments qui interviennent dans la perte d’aigus lorsque l’on réduit le volume.
Mais nous n’allons pas pour autant ranger le câble dans la boîte à condensateurs.
Il ne s’agit pas ici d’un composant ajouté volontairement pour réaliser une fonction précise, mais d’une capacité répartie résultant de sa construction.
Nous y reviendrons lorsque nous parlerons de la liaison entre la guitare et l’ampli.
Et si vous voulez aller plus loin...
Le comportement d’un condensateur peut se résumer par sa réactance capacitive.
Plus la fréquence augmente, plus cette opposition diminue.
C’est ce qui explique pourquoi les aigus empruntent plus facilement le chemin offert par un condensateur que les graves.
Mais dans une guitare, il faut ajouter à cela l’inductance du micro, sa résistance, la valeur des potentiomètres, la capacité du câble et l’impédance de l’appareil connecté derrière.
Tout ce petit monde forme un circuit résonant.
Le condensateur de tonalité ne se contente donc pas de « couper les fréquences au-dessus de X Hz » comme le ferait un filtre idéal dessiné dans un manuel. Il modifie également la résonance du système, qui peut se déplacer et être plus ou moins amortie suivant la position du potentiomètre.
C’est ce qui rend une tonalité passive beaucoup plus intéressante que ne le laisseraient penser ses deux pauvres composants.
À retenir, finalement :
Un condensateur n’a pas une fonction unique. Sa capacité détermine comment il réagit aux différentes fréquences, mais c’est sa place dans le circuit qui décide de ce qu’il en fera.
Avec le même principe, on peut donc retirer des aigus, préserver des aigus ou atténuer des graves.
Pas mal pour deux morceaux de conducteur séparés par un isolant.
Et le fameux Orange Drop ?
Difficile de parler des condensateurs de guitare sans tomber tôt ou tard sur le Orange Drop.
À force d’en voir dans les Les Paul modifiées, les câblages « vintage correct » et les kits haut de gamme, le pauvre condensateur orange a fini par acquérir une réputation presque mystique.
Le problème, c’est qu’un Orange Drop n’est pas une recette sonore.
C’est d’abord une famille de condensateurs. Et tous les Orange Drop ne sont même pas construits de la même manière. Cornell Dubilier commercialise par exemple des 225P en polyester et des 715P/716P en polypropylène. Même couleur, même famille commerciale, diélectriques différents.
Autrement dit, parler du « son Orange Drop » comme s’il s’agissait d’une caractéristique électrique précise commence déjà assez mal.
Dans une guitare passive, ce qui importe en premier lieu est la capacité réelle du condensateur.
Deux condensateurs marqués 22 nF peuvent présenter des valeurs différentes à cause de leur tolérance. Or cette différence de capacité modifie réellement la fréquence à laquelle le circuit agit.
À l’inverse, lorsqu’on compare des condensateurs de technologies différentes mais dont la capacité mesurée est pratiquement identique, les différences de réponse deviennent extrêmement faibles. Des mesures publiées sur des condensateurs de tonalité montrent par exemple qu’un Orange Drop et un condensateur céramique mesurant tous deux environ 20,4 nF donnent des courbes pratiquement confondues dans ce type de circuit.
Cela ne signifie pas que tous les condensateurs du monde sont parfaitement identiques.
Ils peuvent différer par leur tolérance, leurs pertes, leurs fuites, leur stabilité avec la température ou le vieillissement. Certains diélectriques céramiques bon marché peuvent également présenter des comportements moins stables que des condensateurs à film de bonne qualité.
Mais dans le circuit de tonalité d’une guitare, à quelques centaines de millivolts et aux fréquences audio, un Orange Drop de bonne qualité n’ajoute pas une mystérieuse chaleur ou une transparence particulière simplement parce qu’il est orange.
Son principal mérite est beaucoup plus terre à terre : c’est un composant de bonne qualité, stable, fiable et disponible avec des tolérances connues.
Ce qui est déjà très bien.
La tension maximale inscrite dessus mérite également d’être relativisée. Un condensateur prévu pour 400 ou 600 volts n’a aucun avantage sonore particulier dans une guitare qui lui envoie quelques fractions de volt. Sa tension admissible indique simplement ce qu’il peut supporter sans dommage. Premier Guitar arrive à la même conclusion dans ses essais consacrés aux condensateurs de tonalité.
On pourrait donc résumer :
À valeur réellement égale, un Orange Drop ne possède pas de “son Orange Drop”. Ce qui compte d’abord, c’est sa capacité réelle et son comportement électrique, pas la couleur de sa résine.
Et je garderais volontiers une petite pique à la fin :
Si votre Les Paul sonne mieux après avoir remplacé un condensateur de 17 nF par un Orange Drop mesurant réellement 22 nF, il est fort possible que l’orange n’y soit pour rien.